承載立柱與懸臂裝置的製作方法

2023-04-27 14:48:11 4

本發明屬於起重機械技術領域，具體地來說，是一種承載立柱與懸臂裝置。

背景技術：

立柱是一種起重機械領域的常見部件，其鉛垂地豎立於地面或機架上，對連接於立柱上的其他部件提供支撐。一般地，立柱需要具有足夠的剛性，以保證充足的承載能力。

在受支撐部件具有旋轉運動的場合，例如自立式懸臂吊中，立柱需要同時承受載荷力與轉矩作用。一般地，可旋轉的受支撐部件為懸臂，在水平操作力的推動下繞設於立柱的旋轉軸旋轉。其中，水平操作力是考察操作舒適性與效率的重要指標。

水平操作力用於克服懸臂旋轉的阻力與阻礙力矩，一般地，阻力包括懸臂與負載的重力，阻礙力矩包括重力引起的彎扭矩。特別是在懸臂採用折臂結構的情況下，阻礙力矩還包括折臂旋轉外伸產生的彎扭矩。由於旋轉軸設於立柱上並與懸臂連接，旋轉軸在立柱上的結構布置對於旋轉阻力與阻礙力矩具有重要影響。

在傳統的立柱結構中，由於結構所限，對於旋轉軸的阻礙作用偏大，往往需要很大的水平操作力，操作效率低下。尤其在負載的重力作用下，懸臂還會受壓下垂而發生漂移，加劇立柱對於旋轉軸的運動阻礙作用，使需要的水平操作力進一步增加。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種承載立柱與懸臂裝置，可降低懸臂旋轉過程中的水平操作力，提高懸臂的操作效率並減輕操作者的負擔。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

一種承載立柱，具有立柱本體、轉軸部與承載部：

所述立柱本體兩端分別具有底部支撐部與轉軸支撐部，所述底部支撐部用於與地面連接，所述轉軸部可旋轉地保持於所述轉軸支撐部，所述轉軸部的旋轉軸與所述立柱本體的中心軸平行，所述轉軸部具有用於與懸臂固定連接的第一連接部；

所述承載部包括旋轉架，所述旋轉架可與所述轉軸部共軸同步旋轉地保持於所述立柱本體上，所述旋轉架具有用於與所述懸臂固定連接的第二連接部；

所述第二連接部沿所述旋轉架的旋轉方向兩側對稱地各設有至少一個第一滾動部，成對對稱分布的所述第一滾動部中，處於最外側的一對所述第一滾動部之間在其遠離所述第二連接部的一側設有至少一個第二滾動部，所述第一滾動部、所述第二滾動部分別可旋轉地保持於所述旋轉架上並與所述立柱本體保持滾動接觸，且所述第一滾動部、所述第二滾動部的旋轉軸與所述立柱本體的中心軸平行。

作為上述技術方案的改進，所述旋轉架具有承載基座及分別鉸接於所述承載基座兩端的第一旋轉臂與第二旋轉臂，所述承載基座中部具有所述第二連接部，所述第一旋轉臂遠離所述承載基座的一端通過彈性元件與所述第二旋轉臂遠離所述承載基座的一端連接。

作為上述技術方案的進一步改進，所述第一旋轉臂與所述第二旋轉臂對稱地分布於所述承載基座兩端，所述承載基座與所述第二連接部均具有對稱結構，所述第二連接部的對稱面與所述承載基座的對稱面重合。

作為上述技術方案的進一步改進，所述承載基座兩端分別設有平行布置的第一直線運動部與第二直線運動部，所述第一旋轉臂可直線運動地保持於所述第一直線運動部上，所述第二旋轉臂可直線運動地保持於所述第二直線運動部上，所述第一旋轉臂與所述第二旋轉臂的直線運動方向沿所述第二連接部的對稱面與水平面的交線延伸方向。

作為上述技術方案的進一步改進，所述第一直線運動部與所述第二直線運動部分別具有鎖止部，所述鎖止部分別用於限制所述第一旋轉臂與所述第二旋轉臂的直線運動。

作為上述技術方案的進一步改進，所述第一滾動部的中心軸與所述旋轉架的中心軸之間的垂直連線為垂直定位線，對稱的所述第一滾動部的所述垂直定位線之間的夾角不小於30°且不大於160°。

作為上述技術方案的進一步改進，所述轉軸部具有轉軸座，所述轉軸座可旋轉地保持於所述轉軸支撐部，所述轉軸座與所述轉軸支撐部之間設有軸承部。

作為上述技術方案的進一步改進，所述軸承部具有沿所述轉軸座的軸向層疊布置的圓柱滾子軸承與推力軸承。

作為上述技術方案的進一步改進，所述第二滾動部沿所述旋轉架的旋轉圓周均勻分布於最外側的一對對稱分布的所述第一滾動部之間。

一種懸臂裝置，包括以上所述的承載立柱與可旋轉地保持於所述承載立柱上的旋轉折臂：

所述旋轉折臂包括第一臂與第二臂，所述第一臂分別與所述第一連接部、所述第二連接部固定連接，所述第一臂遠離所述承載立柱的一端與所述第二臂鉸接。

本發明的有益效果是：

於立柱本體上分別設置轉軸部與承載部，轉軸部與承載部分別與懸臂固定連接而可旋轉地保持於立柱本體上，承載部具有至少一對對稱分布的第一滾動部與至少一個第二滾動部，第一滾動部與第二滾動部形成環形支撐，對懸臂的俯仰角進行自動補償，防止懸臂發生漂移，減少立柱對於轉軸部的運動阻礙，降低水平操作力，提高操作效率。

為使本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本發明實施例1提供的承載立柱的整體結構示意圖；

圖2是本發明實施例1提供的承載立柱的轉軸部的分解結構示意圖；

圖3是本發明實施例1提供的承載立柱的承載部的整體結構示意圖；

圖4是本發明實施例1提供的承載立柱的承載部的俯視結構示意圖；

圖5是本發明實施例1提供的承載立柱的承載部的分解結構示意圖；

圖6是本發明實施例1提供的承載立柱的承載部的局部放大示意圖；

圖7是本發明實施例1提供的承載立柱的承載部的第一旋轉臂的結構示意圖；

圖8是本發明實施例1提供的懸臂裝置的軸測結構示意圖。

主要元件符號說明：

10000-懸臂裝置，1000-承載立柱，0100-立柱本體，0110-底部支撐部，0120-轉軸支撐部，0200-轉軸部，0210-轉軸座，0211-第一連接部，0220-軸承部，0221-圓柱滾子軸承，0222-第一推力軸承，0223-第二推力軸承，0300-承載部，0310-旋轉架，0311-承載基座，0311a-第二連接部，0311b-第一直線運動部，0311c-第二直線運動部，0311d-鎖止部，0311e-鉸接軸，0312-第一旋轉臂，0312a-第一支板，0312b-第二支板，0312c-支撐柱，0312d-端部固定部，0313-第二旋轉臂，0314-彈性元件，0320-第一滾動部，0330-第二滾動部，2000-旋轉折臂，2100-第一臂，2200-第二臂。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對承載立柱與懸臂裝置進行更全面的描述。附圖中給出了承載立柱與懸臂裝置的優選實施例。但是，承載立柱與懸臂裝置可以通過許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對承載立柱與懸臂裝置的公開內容更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。相反，當元件被稱作「直接在」另一元件「上」時，不存在中間元件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在承載立柱與懸臂裝置的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例1

請參閱圖1，承載立柱1000具有立柱本體0100、轉軸部0200與承載部0300，可在懸臂旋轉過程中承受旋轉載荷，克服因懸臂的轉矩變化帶來的衝擊，保證懸臂於水平方向的旋轉平穩。以下逐一介紹承載立柱1000各部分的具體結構。

作為承載立柱1000的支撐基體，立柱本體0100沿鉛垂方向布置。立柱本體0100應具有足夠的結構強度與剛度，並可採用多種結構形式，如管狀結構、實心柱體等。立柱本體0100亦可採用多種形狀，如方柱、圓柱、六角柱體等。立柱本體0100於上下端之間至少具有一圓柱面，圓柱面的中心軸與立柱本體0100的中心軸重合，以便承載部0300可旋轉地與圓柱面保持滾動接觸。在一個示範性的實施例中，立柱本體0100採用圓管結構。

立柱本體0100下端具有底部支撐部0110，用於將立柱本體0100鎖緊於地面，使立柱本體0100獲得源自地面的可靠支撐。底部支撐部0110可採用多種結構形式，如圓盤形、六角盤形或其他形狀，並設置相應的加強筋以保證結構強度。底部支撐部0110與地面的連接亦可採用多種形式，如螺紋連接、焊接等。

請結合參閱圖1～2，立柱本體0100上端具有轉軸支撐部0120，用於安裝轉軸部0200。轉軸支撐部0120與轉軸部0200具有相對旋轉運動，以提供轉軸部0200的旋轉基礎。較常見地，轉軸支撐部0120與轉軸部0200之間以軸孔配合連接。

轉軸部0200可旋轉地保持於轉軸支撐部0120，轉軸部0200的旋轉軸與立柱本體0100的中心軸平行，轉軸部0200具有用於與懸臂固定連接的第一連接部0211。其中，第一連接部0211可採用多種結構，如連接孔、連接凸臺、連接板等，並可通過螺紋連接、鉚接、焊接等形式連接固定。在懸臂帶動下，轉軸部0200可於立柱本體0100上旋轉。

優選地，轉軸部0200具有轉軸座0210，轉軸座0210可旋轉地保持於轉軸支撐部0120，轉軸座0210與轉軸支撐部0120之間設有軸承部0220。在一個示範性的實施例中，轉軸座0210具有旋轉配合孔，套接於具有軸形式的轉軸支撐部0120上，形成可旋轉的軸孔配合關係。

其中，軸承部0220起軸承作用，用於承受轉動過程的載荷。具體地，軸承部0220的內圈與轉軸支撐部0120套接，軸承部0220的外圈與轉軸部0200套接，而提供承載功能。軸承部0220可採用多種軸承形式，以承受軸向與徑向載荷。

優選地，軸承部0220具有沿轉軸座0210的軸向層疊布置的圓柱滾子軸承0221與推力軸承。具體地，圓柱滾子軸承0221與推力軸承沿鉛垂方向自上而下層疊。在傳統的立柱結構中，主要採用雙列圓錐滾子軸承或交叉滾子軸承對轉動軸進行承載。而滾子軸承屬於一體式承載，需要同時承載徑向與軸向載荷，滾子在重力作用下楔緊而增大運動阻力，用戶需要輸入較大的轉動操作力才能旋轉。在本實施例中，圓柱滾子軸承0221用於承受徑向載荷，推力軸承用於承受軸向載荷，以分離式承載規避一體式承載存在的滾子楔緊問題，降低轉動操作力而提高操作效率。在一個示範性的實施例中，圓柱滾子軸承0221優選為四列圓柱滾子軸承，推力軸承包括設於圓柱滾子軸承0221兩端的第一推力軸承0222與第二推力軸承0223。

請結合參閱圖1及圖3，承載部0300用於旋轉地保持於立柱本體0100上，承受懸臂轉動過程對立柱本體0100施加的載荷與轉矩，並對懸臂在負載作用下漂移的俯仰角進行補償，使懸臂始終保持水平，避免立柱本體0100與轉軸部0200發生運動阻礙，降低用戶需要施加的水平操作率，提高操作效率。

其中，承載部0300包括旋轉架0310，旋轉架0310可與轉軸部0200共軸同步旋轉地保持於立柱本體0100上，且旋轉架0310具有用於與懸臂固定連接的第二連接部0311a。換言之，旋轉架0310與轉軸部0200經懸臂而實現固定連接，具有一體的旋轉運動特性。一般地，旋轉架0310設於底部支撐部0110與轉軸支撐部0120之間。其中，第二連接部0311a可採用多種結構，如連接孔、連接凸臺、連接板等，並可通過螺紋連接、鉚接、焊接等形式連接固定。

旋轉架0310上並設有至少一對第一滾動部0320與至少一個第二滾動部0330，用於提供滾動承載，具有滾動接觸。其中，同對的第一滾動部0320沿旋轉架0310的旋轉方向對稱地分布於第二連接部0311a的兩側。成對對稱分布的第一滾動部0320中，處於最外側的一對第一滾動部0320之間，在其遠離所述第二連接部0311a的一側空間內，設有至少一個第二滾動部0330。同時，第一滾動部0320、第二滾動部0330分別可旋轉地保持於旋轉架0310上並與立柱本體0100保持滾動接觸，且第一滾動部0320、第二滾動部0330的旋轉軸與立柱本體0100的中心軸平行。

請參閱圖4，優選地，第一滾動部0320的中心軸與旋轉架0310的中心軸之間的垂直連線為垂直定位線，對稱的第一滾動部0320的垂直定位線之間的夾角不小於30°且不大於160°。換言之，同對的第一滾動部0320關於第二連接部0311a對稱分布，且同對的垂直定位線之間具有前述夾角範圍。當懸臂於水平面內旋轉時，同對的第一滾動部0320始終處於有效的承載範圍內，從兩個方向充分作用且作用始終保持平穩均勻，克服懸臂的轉矩變化帶來的問題。進一步優選，對稱的第一滾動部0320的垂直定位線之間的夾角不小於80°且不大於100°，承載更為理想。

優選地，第一滾動部0320和第二滾動部0330分別包括滾動軸承或滾動體中的一種。換言之，第一滾動部0320與第二滾動部0330可分別為滾動軸承或滾動體，即二者同為滾動軸承、二者同為滾動體、一者為滾動軸承而另一者滾動體的實現方式。其中，滾動軸承的外圈或滾動體的外表面與立柱本體0100保持接觸。滾動軸承包括多種類型，滾動體亦包括滾子、滾珠等形式。在另一個實施例中，第一滾動部0320和第二滾動部0330尚可採用滾輪等結構類型。

在一個示範性的實施例中，第二滾動部0330均勻分布於最外側的一對第一滾動部0320之間，並具有一至複數個的數量範圍。相應地，第一滾動部0320的數量為偶數個並成對對稱分布。進一步優選，第一滾動部0320與第二滾動部0330採用相同的實現方式，即同時採用結構尺寸完全一致的滾動軸承或滾動體，使結構更為均衡。

旋轉架0310可採用一體結構，亦可採用可調節結構。請結合參閱圖3及圖5，優選地，旋轉架0310具有承載基座0311，承載基座0311中部具有第二連接部0311a。承載基座0311兩端分別鉸接有第一旋轉臂0312與第二旋轉臂0313，第一旋轉臂0312遠離承載基座0311的一端通過彈性元件0314與第二旋轉臂0313遠離承載基座0311的一端連接。其中，彈性元件0314包括各類彈簧、彈性變形片等，用於在第一旋轉臂0312與第二旋轉臂0313之間施加彈性連接力。

在此，承載基座0311、第一旋轉臂0312、彈性元件0314與第二旋轉臂0313依次連接而成環形結構，第一滾動部0320與第二滾動部0330如前所述地分布於環形結構上。其中，第一滾動部0320與第二滾動部0330實際所處的位置，取決於第一滾動部0320、第二滾動部0330的角度安排及承載基座0311、第一旋轉臂0312、第二旋轉臂0313三者各自相對於旋轉架0310旋轉軸的圓心角範圍。

請結合參閱圖6，優選地，承載基座0311兩端分別設有平行布置的第一直線運動部0311b與第二直線運動部0311c，第一旋轉臂0312可直線運動地保持於第一直線運動部0311b上，第二旋轉臂0313可直線運動地保持於第二直線運動部0311c上，第一旋轉臂0312與第二旋轉臂0313的直線運動方向沿第二連接部0311a的對稱面與水平面的交線延伸方向。

其中，第一直線運動部0311b與第二直線運動部0311c可採用槽體、凸臺、滑軌等結構形式，提供第一旋轉臂0312與第二旋轉臂0313的直線運動自由度。第二連接部0311a的對稱面沿鉛垂方向延伸，第一旋轉臂0312與第二旋轉臂0313可直線運動地調節自身與立柱本體0100的相對位置，實現第一滾動部0320、第二滾動部0330與立柱本體0100的位置調節，提供更為理想的承載效果。

優選地，第一直線運動部0311b與第二直線運動部0311c分別具有鎖止部0311d，鎖止部0311d分別用於限制第一旋轉臂0312與第二旋轉臂0313的直線運動。換言之，當第一旋轉臂0312、第二旋轉臂0313調節到位後，鎖止部0311d分別作用而鎖緊第一旋轉臂0312、第二旋轉臂0313，使後二者保持靜止。

其中，鎖止部0311d可採用螺紋緊固件、銷等連接件，對第一旋轉臂0312、第二旋轉臂0313實施鎖止限位。在一個示範性的實施例中，第一直線運動部0311b與第二直線運動部0311c分別設有螺紋孔，鎖止部0311d為設於螺紋孔內的螺栓，螺栓螺旋旋轉而頂緊於第一旋轉臂0312或第二旋轉臂0313，使第一旋轉臂0312或第二旋轉臂0313被鎖緊於承載基座0311上。

優選地，第一旋轉臂0312與第二旋轉臂0313對稱地分布於承載基座0311兩端，承載基座0311與第二連接部0311a均具有對稱結構，第二連接部0311a的對稱面與承載基座0311的對稱面重合。換言之，旋轉架0310具有對稱分布結構，其對稱面與第二連接部0311a的對稱面重合，同對的第一滾動部0320承載時均勻對稱。

第一旋轉臂0312與第二旋轉臂0313可採用相同或相異的結構形式。在如前所述的對稱結構的實施例中，第一旋轉臂0312與第二旋轉臂0313為同一對稱結構在其對稱面兩側的獨立部分，具有相類的結構。

請結合參閱圖5及圖7，僅以第一旋轉臂0312為例，在一個示範性的實施例中作簡要介紹。第一旋轉臂0312具有第一支板0312a與第二支板0312b，第一支板0312a與第二支板0312b之間通過支撐柱0312c相連而固定。較佳地，第一支板0312a與第二支板0312b分別具有扇形環形狀。第一旋轉臂0312遠離第二連接部0311a的一端還具有端部固定部0312d，端部固定部0312d用於與彈性元件0314的一端固定連接。同時，端部固定部0312d兩端分別連接第一支板0312a與第二支板0312b，進一步加強結構強度。

進一步優選，第一旋轉臂0312與承載基座0311的連接處設有第一滾動部0320，第一旋轉臂0312遠離承載基座0311的一端設有第二滾動部0330，第一滾動部0320與第二滾動部0330均可旋轉地保持於第一旋轉臂0312上。第二旋轉臂0313上的第一滾動部0320、第二滾動部0330的分布情況與第一旋轉臂0312一致，形成對稱結構。

如前所述，第一旋轉臂0312與第二旋轉臂0313分別鉸接於承載基座0311的兩端。換言之，第一旋轉臂0312與第二旋轉臂0313具有繞各自與承載基座0311的鉸接軸0311e旋轉的能力，使前二者具有一定的旋轉調節能力。同時，彈性元件0314始終對第一旋轉臂0312、第二旋轉臂0313施加連接載荷，使後二者保持緊密連接，第一滾動部0320與第二滾動部0330得以始終與立柱本體0100保持滾動接觸。在一個示範性的實施例中，第一滾動部0320分別旋轉地保持於第一旋轉臂0312、第二旋轉臂0313與承載基座0311的鉸接軸0311e上。進一步優選，第二滾動部0330可旋轉地保持於支撐柱0312c上。

請參閱圖8，在此一併介紹一種懸臂裝置10000，包括所述的承載立柱1000與可旋轉地保持於承載立柱1000上的旋轉折臂2000，用於提供具有理想的水平操作力與操作效率的起重裝置。

其中，旋轉折臂2000包括第一臂2100與第二臂2200，第一臂2100分別與第一連接部0211、第二連接部0311a固定連接，第一臂2100遠離承載立柱1000的一端與第二臂2200鉸接。

在此，第一臂2100與轉軸部0200、旋轉架0310一體旋轉，提供旋轉折臂2000的整體旋轉。第二臂2200可繞第一臂2100與第二臂2200的鉸接部旋轉，使第一臂2100與第二臂2200伸展或摺疊。

換言之，旋轉折臂2000具有兩種旋轉運動，即旋轉折臂2000的整體旋轉與第二臂2200的旋轉外伸。在旋轉折臂2000的運動過程，阻礙力矩具有十分明顯的變化。特別是第二臂2200的旋轉外伸過程，作用力臂迅速增大，旋轉折臂2000在變化彎矩下發生十分明顯的下垂。由於承載立柱1000的承載補償，有效地降低了運動幹涉與漂移影響，使水平操作力降低到理想範圍。用戶僅需輸入低至幾牛頓的水平操作力，即可驅動旋轉折臂2000旋轉，使操作效率大為提高。

在這裡示出和描述的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制，因此，示例性實施例的其他示例可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明的保護範圍應以所附權利要求為準。